DE878348C

DE878348C - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Carbonsaeureestern

Info

Publication number: DE878348C
Application number: DEB6384D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Braun; Helmut Dr Dierichs; Wilhelm Dr Dietrich; Heinrich Dr Weber
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1942-11-21
Filing date: 1942-11-21
Publication date: 1953-06-01

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Carbonsäureestern Es wurde gefunden, daß man Carbonsäureester von Alkoholen mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen besonders einfach im kontinuierlichen Betrieb herstellen kann, wenn man in den oberen Teil einer Destillierkolonne eine Mischung der zu veresternden Säure mit dem zu veresternden Alkohol in äquivalentem Verhältnis oder unter Anwendung eines Alkoliolüberschusses einfließen läßt, darunter in die Kolonne eine weitere Menge des Alkohols oder eine zur azeotropen Destillation mit Wasser geeignete inerte Verbindung einführt und die Kolonne derart beheizt, daß vorhandenes oder entstehendes Wasser durch die Dämpfe des Alkohols oder der inerten Verbindung aus der Reaktionszone entfernt wird. Das Verfahren eignet sich zur Veresterung ein- und mehrbasischer Säuren der verschiedensten Art, z. B. von aliphatischen Mono- und Polycarbonsäuren, wie Buttersäure, Lanrinsäure, Ölsäure oder Stearinsäure, Oxalsäure, Adipinsäure, Ketopimelinsäure oder Sebazinsäure oder von aromatischen Mono- und Polyearbonsäuren, z. B. Benzoesäure, Salicylsäure oder Phthalsäure. Auch Säuregemische, z. B. die sogenannten Vorlauffettsäuren aus der Oxydation natürlicher oder synthetischer Paraffine, die durch Dehydrierung der bei der Kohlenoxydhydrierung entstandenen höheren Alkohole erhaltenen Carbonsäuregemische oder die, durch Oxydation der durch Anlagern von Kohlenoxyd und Wasserstoff an Olefingemische entstandenen Aldehyde erhaltenen Carbonsäuregemische, sind geeignet.
Als Alkohole kommen in erster Linie einwertige Alkohole, wie Äthanol, Primär-, Sekundär- und Tertiär-Butanol, Dodecylalkohol, freie Oxygruppen, enthaltende Äther und Ester mehrwertiger Alkohole, z. B. Glykolmonoäther und Alkoholgernische, z. B. Vorlauffettalkohol, die bei der Kohlenoxydhydrierung entstehenden Alkoholgemische sowie die, durch Re-. duktion der durch Anlagern von Kohlenoxyd und Wasserstoff an Olefingemische entstandenen Aldehyde erhältlichen Alkohole, in Betracht. Auch mehrwertige Alkohole, z. B. Äthylenglykol, Polyäthylenglykole, Thiodiglykol, 1, 3- und i, 4-Butylenglykol, Hexandiol-i, 6, Hexantriol, Trimethyloläthan und -propan oder Pentaerythrit, sind als Ausgangistoffe geeignet.
Das vorliegende Veresterungsverfahren ist nur dann brauchbar, wenn der entstehende Ester oder etwa sich bildende binäre oder temäre azeotrope Gemische des Esters mit Wasser bzw. mit Wasser und Alkohol höher sieden als das Alkohol-Wasser-Gemisch bzw. die azeotropen Gemische aus Wasser und den Hilfsflüssigkeiten.
# Die Umsetzung bewirkt man in der Weise, daß man eine Mischung der Säure mit dem Alkohol, im äquivalenten Verhältnis oder unter Anwendung eines Al- koholüberschusses, in den oberen Teil der Kolonne einlaufen läßt. Zweckmäßig ist die Mischung vorgewärmt. Im Laufe des Durchfließe#ns durch die Kolonne tritt nun die Veresterung ein. Zur Entfernung des Veresterungswassers und etwa in den Ausgangsstoffen vorhandener Wasserinengen gibt man weiter unten in die Kolonne, zweckmäßig in der Mitte oder im unteren Teil, an einer oder mehreren Stellen Alkohol oder eine zur azeotropen Destillation mit Wasser geeignete Flüssigkeit, z. B. Benzol, Toluol oder Äylol. Im allgemeinen empfiehlt es sich, eine Hilfsflüssigkeit zu verwenden wenn die Säure nicht wesentlich höher siedet als der Alkohol oder wenn der Alkohol sehr hoch siedet, wie dies beispielsweise bei mehrwertigen oder höhermolekularen einwertigen Alkoholen der Fall ist. Man arbeitet zweckmäßig bei gewöhnlichem Druck. Besonders vorteilhaft ist es, das Gemisch von Carbonsäure und Alkohol in Gegenwart eines Veresterungskatalysators vor dem Einbringen in die Kolonne zu erhitzen.
Die Temperatur der Kolonne wird so gewählt, daß der Ester am unteren Ende flüssig abgezogen werden kann und das entstehende Wasser zusammen mit demüberschüssigen Alkohol oder der Hilfsflüssigkeit fortlaufend abdestilliert. Zweckmäßig bringt man die der Wasserentfernung dienende Flüssigkeit (Alkohol oder Hilfsflüssigkeit) vor dem Einbringen auf erhöhte Temperatur oder preßt sie sogar dampfförmig ein.
Zur Beschleunigung der Veresterung empfiehlt es sich, in Gegenwart von Veresterungskatalysatoren zu arbeiten. Beispielsweise kann man der in den oberen Teil der Kolonne einfließenden Ausgangsmischung geringe Mengen Mineralsäure beimengen oder man fällt die Kolonne mit einem die Veresterung begünstigenden Stoff, z. B. Kieselsäuregel oder anderen sauren Katalysatoren, z. B. Borphosphat oder festen H-Ionenaustauschern. Auf diese Weise gelingt es, Veresterungen von Carbonsäure und Alkoholen sehr rasch mit hervorragenden Ausbeuten und Umsätzen durchzuführen. Obwohl naturgemäß die Verweilzeit in einer Kolonne nur kurz ist, die Veresterung andererseits eine längere Zeit erfordernde Gleichgewichtsreaktion ist, verläuft sie nach dem vorliegenden Verfahren vollständig.
, Man hat zwar bereits vorgeschlagen, Carbonsäuren in der Weise fortlaufend zu verestern, daß man das äquimolekulare Gemisch aus Carbonsäure und Alkohol in einen geschlossenen Kessel, in dem sich ein großer Überschuß an Alkohol oder eine inerte, mit. Wasser ein binäres azeotropes Gemisch bildende Hilfsflüssigkeit befindet, zuführt, aus dem Gemisch fortlaufend Ester abzieht und das Wasser mit dem Alkohol oder mit der Hilfsflüssigkeit als azeotropes Gemisch abdestilliert. Bei einer derartigen Anordnung wird der Ester in großer Verdünnung mit dem Alkohol oder der Hilfsflüssigkeit erhalten, so daß eine weitere Trennung durch Destillation erforderlich ist. Es gelingt erfahrungsgemäß nach diesem Verfahren sehr schwer, die Säure vollständig zu verestern, so daß ein Rest von Säure verbleibt, dessen Entfernung gerade große Schwierigkeiten bietet. Demgegenüber hat die vorliegende Arbeitsweise den Vorteil, daß die Säure mit dem Alkohol in der Kolonne verestert wird, wobei der Säure bzw. dem Säure-Alkohol-Gemisch immer neuer Alkoholdampf oder Dampf der Hilfsflüssigkeit entgegenströmt, der das gebildete Wasser sofort wegfährt, so daß die Veresterung sehr weitgehend bis vollständig wird und der Ester am Boden der Kolonne bei geeigneter Führung der Veresterung meist rein abgezogen werden kann. Ferner erlaubt das Arbeiten in einer Kolonne die Anordnung fester Veresterungskatalysatoren, so daß weder aus dem abdestillierten Alkohol-Wasser- bzw. Hilfsflüssigkeit-Wasser-Gemisch, noch aus dem abgezogenen Ester Katalysatoren entfernt werden müssen, ganz abgesehen davon, daß bei der Verwendung saurer, aber fester Veresterungskatalysatoren keine Korrosionsschwierigkeiten auftreten wie bei der Verwendung von Mineralsäuren als Katalysatoren.
Beispiel i In das obere Ende einer auf i2o' geheizten Kolonne von 2 m Länge und 40 mm Durchmesser, die mit einem mit verdünnter Salzsäure vorbehandelten Kunstharzionenaustauscher beschickt ist, spritzt man stündlich 5oo cem einer i2o'wan-nen Lösung von 2,92,2 g Adipinsäure in 744,8 g Dodecylalkohol, die mit 6o g des Kunstharzionenaustauschers kurze Zeit erwännt worden ist. Gleichzeitig spritzt man in der Mitte der Kolonne stündlich 8oo ccm Benzol von 8o' ein. Am Kopf der Kolonne deshlliert ein Gemisch von Benzol und Wasser ab, während man am unteren Ende über einen Syphon den gebildeten Adipinsäuredodecylester abzieht. Die Ausbeute ist- quantitativ. Beispiel 2 In das obere Ende einer Kolonne von 2 m Länge und 40 nun Durchmesser, die mit Füllkörperringen beschickt und auf 8o' geheizt ist, spritzt man stündlich 5oo ccm eines 7o' warmen Gemisches von i ooo g technischer Stearinsäure, 8oo g Äthanol und io g konzentrierter Schwefelsäure. In der Mitte der Kolonne spritzt man stündlich i ooo ccm Äthanol von 78' ein. Am oberen Ende der Kolonne destilliert dann ein Äthanol-Wasser-Gemisch ab; am unteren Ende der Kolonne zieht man den gebildeten Stearinsäureäthylester ab. Er enthält keine freie Stearinsäure.

Claims

PATENTANSPIRUCH: Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Carbonsäureestern durch Verestern von Carbonsäuren mit Alkoholen mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen, zweckmäßig in Gegenwart von Verestertingskatalysatoren, unter Abtreiben des entstehenden Wassers mit überschüssigem Alkohol oder einer geeigneten inerten Hilfsflüssigkeit als azeotropes Gemisch, dadurch gekennzeichnet, daß man in den oberen Teil einer Destillierkolonne eine gegebenenfalls vorher erhitzte Mischung der zu veresternden Säure mit dem zu veresternden Al- kohol im äquivalenten Verhältnis oder unter Anwendung eines Alkoholüberschusses einfließen läßt, darunter in die Kolonne eine weitere Menge des Alkohols oder eine zur azeotropen Destillation mit Wasser geeignete inerte Verbindung einführt und die Kolonne derart beheizt, daß vorhandenes oder entstehendes Wasser durch die Dämpfe des Alkohols oder der inerten Verbindung aus der Reaktionszone entfernt werden. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 274 oft, 1421604, 1421 6o5; deutsche Patentschriften Nr. 490 250, 491491, 564 783; britische Patentschrift Nr. 246 526; Chemisches Zentralblatt 1927, Bd. II, S. 2iog.